Lực ma sát trượt, lực ma sát nghỉ, lực ma sát lăn

Vật lý 10.II Động lực học chất điểm T.Trường 26/9/16 228,528 4
  1. Lực ma sát là lực xuất hiện giữa bề mặt tiếp xúc của hai vật, lực ma sát phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc, độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
    1/ Lực ma sát nghỉ:
    [​IMG]

    Chiếc xe hoen gỉ này có tuổi thọ gần trăm năm và vẫn nằm yên ở đó theo thời gian nhờ lực ma sát nghỉ.
    Một chiếc xe đứng yên trên mặt đất, trọng lực \[\vec{P}\] tác dụng lên xe cân bằng với phản lực \[\vec{N}\] của mặt đất tác dụng lên xe. Vào một ngày đẹp trời bạn muốn bán chiếc xe cũ kỹ cho mấy bác buôn sắt vụn để đóng góp cho quỹ từ thiện của thế giới, bạn quyết định kéo chiếc xe này ra khỏi bãi đỗ của nó bằng một lực \[\vec{F}\]. Thật ngạc nhiên mặc dù đã cố hết sức nhưng nó vẫn không nhúc nhích, điều gì đã giữ cho chiếc xe này đứng yên, đâu còn lực nào tác dụng vào nó đâu?

    Theo định luật I Newton một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên nếu không chịu tác dụng của lực nào, hoặc hợp các lực tác dụng vào nó bằng không, điều này chứng tỏ tồn tại một loại lực cân bằng với lực kéo của bạn. Lực đó gọi là lực ma sát nghỉ.
    Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi có lực tác dụng vào vật, cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều với lực tác dụng.

    Lưu ý: nếu lực tác dụng của bạn vào chiếc xe là 1N và chiếc xe không chuyển động khi đó lực ma sát nghỉ có độ lớn bằng 1N. Nếu lực tác dụng của bạn là 100N và chiếc xe vẫn chưa chuyển động thì lực ma sát nghỉ có độ lớn bằng 100N.
    2/ Lực ma sát tác dụng lên các vật chuyển động
    Hình minh họa cách xác định lực ma sát trượt bằng thực nghiệm
    Kéo cho vật trượt đều khi đó F$_{k}$ = F$_{ms}$, thông qua giá trị đo được của Fk bạn có thể lập nên mối quan hệ giữa lực ma sát và áp lực của vật nén lên bề mặt.
    [​IMG]
    a/ma sát trượt: xuất hiện khi một vật trượt trên bề mặt của một vật khác, lực ma sát trượt có tác dụng cản trở chuyển động trượt.
    biểu thức
    F$_{mst}$=µ.N
    Trong đó:
    • N: áp lực
    • µ: hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào bề mặt của vật liệu
    • F$_{mst}$: độ lớn của lực ma sát trượt.
    Ví dụ về cách tính lực ma sát trượt:
    +/ kéo vật trượt đều theo phương ngang bằng một lực F$_{k}$ có phương như hình vẽ
    [​IMG]
    Áp lực N' là lực nén của vật m lên bề mặt tiếp xúc đặt tại mặt tiếp xúc lực này sinh ra phản lực N cùng phương ngược chiều cùng độ lớn có điểm đặt tại vật m.
    => F$_{mst}$=µ.N'=µ.N=µ.m.g
    +/ Lực kéo F$_{k}$ hợp với phương ngang một góc α
    [​IMG]
    lực \[\vec{F_{k}}\] được phân tích thành 2 lực thành phần \[\vec{F_{1}}\] có phương hướng lên trên giúp nâng vật lên và \[\vec{F_{2}}\] giúp vật trượt đều theo phương ngang. Trong trường hợp này lực nâng \[\vec{F_{1}}\] đã làm giảm áp lực mà vật nén xuống sàn nên:
    F$_{mst}$=µ.N'=µ.N=µ(P - F1)=µ.mg - µ.F$_{k}$sinα​
    Nếu lực F$_{k}$ có độ lớn tăng dần khi F$_{k}$ chưa đủ lớn thì độ lớn của lực ma sát nghỉ F$_{msn}$=F$_{k}$ cho đến khi F$_{k }$đủ lớn vật bắt đầu trượt đều => F$_{mst}$=(F$_{msn}$)$_{max}$
    Đặc điểm của lực ma sát trượt:
    • Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và vận tốc của vật.
    • Tỉ lệ với độ lớn của áp lực
    • Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
    b/ Lực ma sát lăn: xuất hiện khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác cản trở chuyển động lăn, độ lớn của lực ma sát lăn luôn nhỏ hơn lực ma sát trượt vì vậy đẩy một chiếc xe có bánh xe sẽ nhẹ nhàng hơn rất nhiều so với đẩy vật cùng khối lượng trượt trên sàn.
    [​IMG]
    ma sát lăn cũng phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc và áp lực nén lên bề mặt
    3/ Vai trò của lực ma sát:
    +/ ma sát giúp giữ cố định các vật trong không gian: đinh được giữ trên tường, giúp con người cầm nắm được các vật ...
    [​IMG]
    Lực ma sát giúp xe có thể chuyển động trên đường khi vào cua mà không bị trượt.
    Nếu lực ma sát nhỏ (bề mặt quá trơn nhẵn) bạn có thể bị trượt ngã
    [​IMG]
    [​IMG]
    ứng dụng lực ma sát làm phanh xe
    +/ Lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực phát động làm cho các vật chuyển động: khi xe chuyển từ trạng thái đứng yên sang trạng thái chuyển động, lực đẩy do động cơ sinh ra làm quay các tua bin và truyền lực đến các bánh xe.
    [​IMG]
    trong các cuộc đua để khởi động máy các xe thường giữ phanh bánh trước, sau đó tăng ga làm bánh sau chuyển động tạo nên các cú drift.
    Khi hiệu lệnh bắt đầu, phanh trước được nới lỏng toàn bộ lực tác dụng truyền từ bánh xe vào mặt đường làm xuất hiện lực ma sát nghỉ cực đại và phản lực của nó đẩy xe tiến về phía trước.​
    [​IMG]
    minh họa cho lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực phát động
    +/ ma sát cũng có hại nó làm phát sinh nhiệt và mài mòn các bộ phận chuyển động, để giảm ma sát người ta thường làm nhẵn các bề mặt tiếp xúc.

    nguồn vật lý trực tuyến
    2
  2. Giúp e thí nghiệm: Cho một vật trượt và 1 thước kẻ. Nêu cách xác định hệ số ma sát của vật.
    1
    1. T.Trường
      T.Trường, 17/11/16
      Thả vật trượt tự do trên mặt phẳng nghiêng
      Dùng thước để xác định chiều dài L quãng đường vật trượt và độ cao h của vật trượt
      khi vật trượt đều hệ số ma sát trượt µ = tan α = \[\dfrac{h}{\sqrt{L^{2}-h^{2}}}\]
       
Share Share